IO-System für den Maschinenbau

Tarak Viol ist Technischer Vertriebsberater bei der Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden www.wago.com

Pökeln ist eine schon seit der Antike bekannte Methode, um Fleisch und Wurstwaren haltbar zu machen. Nitritpökelsalz hemmt die Vermehrung von Mikroorganismen, die ansonsten zum schellen Verderben der Ware führen würden. Bei klassischen Pökelmethoden dauert es einige Wochen, bis der Vorgang abgeschlossen ist. Deutlich schneller geht es, wenn das Pökelsalz in Form von flüssiger Pökellake direkt in das Fleisch injiziert wird.

Diese Injektionsmethode verlangt nach entsprechenden Maschinen – genau solchen, wie sie die Günther Maschinenbau GmbH entwickelt, fertigt und an die internationale Nahrungsmittelindustrie liefert. Das Unternehmen im hessischen Dieburg zählt in diesem Segment zur Weltspitze im globalen Markt. Pökelinjektoren sind eine von mehreren Produktreihen, mit denen sich Günther eine führende Rolle erarbeitet hat.

Die Fleischstücke laufen bei den Injektoren über ein Förderband unter den sogenannten Nadelbalken. In diesem sind bis zu 850 Injektionsnadeln montiert, die durch den Nadelbalken in das Fleisch gedrückt werden und dort die Pökellage injizieren. Die Taktzahl der Maschinen ist stufenlos regelbar und ermöglicht bis zu 80 Hübe pro Minute. Auch die Hubhöhe ist stufenlos einstellbar, sodass sich ohne Probleme unterschiedlich dicke Stücke bearbeiten lassen.

Die Maschinen verfügen über einen eigenen Pumpenkreislauf zur Förderung der Pökellake, der je nach Bauart mit vollautomatischen Rotationsfilteranlagen versehen ist. Dabei ist der gesamte Pumpenkreislauf komplett von sämtlichen elektromechanischen Komponenten getrennt. Bei Maschinen für die Nahrungsmittelindustrie ist ein hygienisches Design von besonderer Bedeutung. So bestehen die Kunststoffteile aus Polyoxymethylen (POM) und die Metallteile aus Edelstahl. Sowohl das Förderband als auch der Nadelbalken lassen sich sehr einfach demontieren und problemlos reinigen.

„Die Anforderungen an eine Maschine, die in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt wird, sind sehr hoch“, weiß Jörg Schwebel, der bei Günther Maschinenbau die Elektrokonstruktion leitet. Und sein Kollege Andreas Jäckel ergänzt: „Die mechanische Robustheit ist von großer Bedeutung.“ In der Branche ist die tägliche Reinigung mit dem Hochdruck-Dampfstrahler selbstverständlich. Daher erfüllen alle elektrotechnischen Komponenten, die außen an der Maschine angebracht sind, die Schutzart IP69K. Dazu zählen beispielsweise die Steckverbinder für die Stromversorgung, aber auch das Touchpanel, über das die Maschine bedient wird.

Alle anderen elektrischen Komponenten sind in einem in die Maschine integrierten Schaltschrank untergebracht, der doppelt abgedichtet ist. Sämtliche Bedienereingaben erfolgen über das Touchpanel, auf dem eine Codesys-Soft-SPS unter Windows CE läuft. Die Kommunikation mit den Frequenzumrichtern der Antriebe sowie den anderen Sensoren und Aktoren der Maschine erfolgt über das Canopen-Protokoll. Dazu setzt man bei Günther einen Canopen-Feldbuskoppler vom Typ 750-337 von Wago ein, der sich um die Busklemmen aus dem Programm des Wago-IO-Systems 750 ergänzen lässt.

„Die hohe Flexibilität des I/O-Systems war für uns einer der Gründe hier auf Wago zu setzen“, erklärt Torsten Haupenthal, der bei Günther Maschinenbau für die Elektrotechnik in den Maschinen zuständig ist. Standardmäßig sind in praktisch allen Maschinen digitale und analoge Ein- und Ausgangsklemmen, Klemmen für Pt100-Widerstandssensoren sowie DMS-Karten für die integrierte Wägetechnik eingebaut. Aber auch für viele Sonderfälle findet man bei Wago die passende Klemme. „Um eine kabellose Anbindung einer Zuführeinheit zu realisieren, haben wir auch schon ein Bluetooth-Modul eingesetzt“, erinnert sich Andreas Jäckel. Über das I/O-System sind praktisch alle Sensoren und Aktoren direkt angebunden. Bei Komponenten mit einem hohen Strombedarf kommen zusätzlich noch Koppelrelais der Serie 788 von Wago zum Einsatz. Notwendig sind diese beispielsweise für die Ansteuerung von Hydraulik- oder Pneumatikventilen.

Um die Komponenten im Schaltschrank mit der benötigten Spannung von 24 VDC zu versorgen, setzen die Entwickler bei Günther auf Epsitron-Schaltnetzteile. Die Stromversorgungen der Serie 787 gibt es in unterschiedlichen Leistungsstufen, sodass für die verschiedenen Maschinentypen immer ein passendes Gerät verfügbar ist. In Ergänzung zu den Netzgeräten gewährleisten unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) der Epsitron-Reihe, dass bei einem Stromausfall die Steuerung weiter betrieben werden kann. Dies ist besonders bei den sogenannten Poltermaschinen oder Tumblern, die Günther ebenfalls anbietet, wichtig. In diesen werden die Fleischstücke mechanisch gewalkt, um so den Pökelvorgang nach der Injektion der Pökellake zu beschleunigen. „Die Tumbler laufen häufig auch über Nacht, ohne dass Bedienpersonal vor Ort ist“, sagt Torsten Haupenthal: „Die USV sorgt dafür, dass die Steuerung die Maschine nach dem Stromausfall an der gleichen Stelle im Prozess weiterlaufen lassen kann.“

Sollte es einen längeren Stromausfall geben oder ein Fehler an der Maschine auftreten, muss ein Servicemitarbeiter benachrichtigt werden. Hier kommt häufig das Wago-Fernwirkmodul To-Pass-Compact zum Einsatz, das eine Störmeldung beispielsweise per SMS ver-sendet. Das Modul lässt sich sehr flexibel parametrieren – so können zum Beispiel je nach Art der Störung unterschiedliche Texte versendet werden. Auch der SMS-Versand an verschiedene Rufnummern ist problemlos möglich.

Qualität und Zuverlässigkeit der eingesetzten Komponenten spielen bei Günther Maschinenbau die Hauptrolle bei der Entscheidung für einen Lieferanten. Zu Wago kam man zunächst über die Reihenklemmen der Serie 870, die für die wartungsfreie und sichere elektrische Verbindung im Schaltschrank sorgen. Durch die Einführung des Canopen-Feldbusprotokolls in den Maschinen setzte man anschließend auch das Wago-I/O-System ein, das sowohl einen Canopen-Feldbuskoppler als auch die passenden I/O-Klemmen bietet.

Das Spektrum der eingesetzten Wago-Komponenten reicht heute außerdem von den Relais der Serie 788 über die Epsitron-Stromversorgungen bis hin zu den To-Pass-Compact-Fernwirkmodulen. Um die komplette Elektrotechnik im Schaltschrank übersichtlich zu kennzeichnen, setzen die Mitarbeiter in der Elektrowerkstatt zusätzlich auf Beschriftungsgeräte. Wago zeichnet sich dabei als Systemanbieter für den Maschinenbauer aus.

Einen weiteren wichtigen Vorteil nennt Andreas Jäckel: „Als Mittelständler fühlen wir uns hier als Kunde sehr gut aufgehoben und ernst genommen.“ So funktioniert der Support immer problemlos, weil man in der Regel auch einen direkten Ansprechpartner hat. „Auf Anfragen erhalten wir immer eine sehr schnelle Antwort und eine Lösung für unsere Aufgabenstellung“, bestätigt Torsten Haupenthal. Der verstärkte Einsatz von Wago-Produkten führte nicht zuletzt dazu, dass Günther Maschinenbau auch die Anzahl der Lieferanten im Bereich Elektrotechnik reduzieren konnte. ge

Die EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) ist ein europäisches Konsortium von Geräteherstellern der Lebensmittelindustrie sowie Forschungsinstituten und Behörden aus dem Gesundheitswesen. Sie wurde im Jahr 1989 mit dem Ziel gegründet, die Hygiene bei der Verarbeitung und Verpackung von Nahrungsmitteln zu fördern:

Die FDA (Food and Drug Administration) ist eine US-Behörde, die die Herstellung und den Handel von und mit Nahrungsmitteln und Pharmaprodukten überwacht und regelt:

Canopen und Devicenet stehen oft im Schatten von anderen Feldbussen oder Ethernet – zu Unrecht. Den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten wird Wago mit einem breiten Portfolio von Kopplern und Controllern gerecht, von ECO-Geräten bis zu IP67-geschützten Controllern. Insgesamt mehr als zehn Geräte für Canopen und vier für Devicenet umfasst das Produktspektrum.